Operační zesilovače. Dělení Operačních Zesilovačů (OZ): Sočasný sortiment OZ můžeme třídit podle různých hledisek: podle technologie výroby (a) podle obvodové techniky (b) podle drh signálových vstpů (c) podle programovatelnosti (d) podle výkon (e) podle aplikačního rčení (f) Operační Zesilovač a) Monolitický Hybridní Diskrétní b) Přímo vázaný: Bipolární Modlační: Spínačový Unipolární Varaktorový c) Diferenční Invertjící Neinvertjící d) Uzavřený Programovatelný: Kmitočtově Prodově e) Standardní Výkonový Mikropříkonový d) Univerzální Speciální: Přístrojový Elektrometrický Širokopásmový Implsní Obr. 0. Schématická značka a různá provedení OZ ELS podklady k přednáškám Kyklop 00
. Základní vlastnosti OZ: vychází se z představy ideálního OZ tj. zesilovače s: nekonečným vstpním odporem nlovým výstpním odporem nlovým výstpním napětím při nle na vstp nekonečným a kmitočtově nezávislým zesílením Obr. 0. Model ideálního operačního zesilovače. Sktečné zesilovače se tomto ideál blíží jen do rčité míry viz obr. 0.3. Obr. 0.3 Vnitřní zdrojové schéma reálného operačního zesilovače. Vnitřní strktra reálného OZ sestává zpravidla ze tří fnkčních bloků: Obr. 0.4 Vnitřní blokové schéma reálného OZ. ELS podklady k přednáškám Kyklop 00
DZ diferenční zesilovač (zpravidla bipolární JFET vstp) zabezpečje potřebno vstpní impedanci ZN zesilovač napětí pracje s velkým napěťovým zesílením KZ koncový zesilovač obvykle má malé zesílení napětí, ale velké prodové zesílení (zpravidla emitorový sledovač ). Zabezpečje malo výstpní impedanci, potřebný výstpní výkon a rozkmit napětí, případně prod. Přehled základních parametrů monolitických OZ je veden v následjící tablce: Význam jednotlivých katalogových parametrů: U výst, I výst zarčovaný nominální rozkmit výstpního napětí a prod A 0 ss zesílení naprázdno CM činitel potlačení sohlasné složky f t tranzitní kmitočet f p max max. kmitočet, na němž OZ pracje s plným výkonem rozkmitem S strmost (rychlost přeběh) U IO napětí vstpní nesymetrie I IB vstpní klidový prod I IN ef ekvivalentní vstpní šmový prod U B min, U B max minimální a maximální dovolené hodnoty napájecího napětí U cm přípstné sohlasné napětí na vstpech ELS podklady k přednáškám Kyklop 00 3
Obr. 0.5 Zjednodšené schéma vnitřního zapojení + zapojení vývodů MAC56 (implsní OZ, se vstpními JFET tranzistory). 3. Základní zapojení OZ Vychází se nejprve opět z ideálního OZ: Invertjící (obr. 0.6 a) Neinvertjící (obr. 0.6 b) ( 0) = 0 = + ( 0) = 0 = Obr. 0.6 Základní zapojení ideálních OZ V praxi važje zapojení s reálnými OZ podle obr. 0.7 a počítáme s konečným napěťovým zesílením definovaném jako: A = 0 = pro inverjící OZ, a A = = + 0 pro neinvertjící OZ. Obr. 0.7 Základní zapojení reálných OZ invertjící (a), neinvertjící (b). ELS podklady k přednáškám Kyklop 00 4
4. Odvozená zapojení OZ Napěťový sledovač V A ot V = in Obr. 0.8 Zapojení napěťového sledovače a reakce reálného OZ na jednotkový skok na vstp Detektor nly A > 00000 Obr. 0.9 Zapojení detektor nlové úrovně pro OZ s velkým ziskem 5. Zapojení OZ jako fnkčních bloků Smátor V ot V V in in = + L V in N N f Obr. 0.0 Zapojení vícevstpové sčítačky (smátor) ELS podklady k přednáškám Kyklop 00 5
Integrátor VIN I = Vot VIN = t C Derivátor Obr. 0. Zapojení OZ jako integrátor s C článkem I = V ot CV pp T / Vpp = C T / Obr. 0. Zapojení OZ jako derivátor (diferenciátor) s C článkem Exponenciátor + Logaritmátor a) b) I U = ln = A U0 0 0e A I 0 Obr. 0.3 Zapojení OZ jako exponenciátor (a) a logaritmátor (b) ELS podklady k přednáškám Kyklop 00 6
Násobička + Dělička a) b) = A T r A = T r x = A T r x Obr. 0.3 Zapojení OZ jako analogové násobičky (a) a děličky (b) Aktivní dolní propst Obr. 0.4 Zapojení OZ jako DP (Btterworthova typ s C členy) + průběh frek. char. Aktivní horní propst Obr. 0.5 Zapojení OZ jako HP (Btterworthova typ s C členy) + průběh frek. char. ELS podklady k přednáškám Kyklop 00 7
6. Praktická zapojení s OZ Aktivní pásmová propst HP: DP: PP: f c = = 450Hz π C C f c = =. 5kHz π C C 3 f r = fc fc = 8Hz 4 3 4 B3: BW = fc fc =. 05kHz Obr. 0.6 Kaskádní zapojení dvo OZ jako PP + průběh frekvenční charakteristiky Řízený stabilizátor napětí Obr. 0.7 Řízený zpětnovazební stabilizátor napětí s MAA74 (A >50000, k 0.03), U=8V, I=5A. Řízení otáček ss motork Obr. 0.8 Řízení otáček ss motor pomocí dvojitého výkonového OZ L7 ELS podklady k přednáškám Kyklop 00 8
Výkonové (koncové) nf zesilovače Obr. 0.9 Koncový nf zesilovač s TDA030 (P sin =4W), s TDA8A ((P sin =x.7w) Fnkční bloky měřič napětí s LED diodami (VU metr) ELS podklady k přednáškám Kyklop 00 9
7. 0.0 Obr. 0.0 0. Obr. 0. ELS podklady k přednáškám Kyklop 00 0
Měření na operačních zesilovačích II 0. Obr. 0. 0.3 0.3 ELS podklady k přednáškám Kyklop 00